BIO-219 (UCA) investiga la innovación biotecnológica para un agro sin pesticidas

Desde el estudio de hongos que amenazan los cultivos hasta el desarrollo de soluciones biotecnológicas basadas en microalgas y microorganismos, este grupo de investigación combina genética, microbiología e inteligencia artificial para afrontar los grandes retos del sector agroalimentario. Su trabajo impulsa una agricultura más sostenible, resiliente y conectada con la bioeconomía, con aplicaciones que van del viñedo a la acuicultura.

Laureana Rebordinos González, responsable del Grupo de Microbiología aplicada y genética molecular BIO-219 de la Universidad de Cádiz, junto al resto del equipo de investigación nos explica las líneas que desarrollan, los datos obtenidos más relevantes y la importancia de pertenecer al Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario ceiA3.

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¿Qué líneas de investigación realiza su grupo de investigación?

El grupo de investigación desarrolla seis líneas de investigación principales, directamente relacionadas con el nombre del grupo PAI al que pertenecemos:

1. Estudio molecular de hongos fitopatógenos, principalmente Botrytis cinerea: nos dedicamos al análisis de su metabolismo, mecanismos de patogenicidad y búsqueda de nuevas dianas para su control biocontrol.
2. Microorganismos halotolerantes y marinos: buscamos compuestos bioactivos para mejorar la tolerancia de los cultivos a la salinidad o escasez hídrica.
3. Biotecnología de microalgas con aplicaciones agroalimentarias.
4. Análisis genético y genómico de organismos marinos (peces y moluscos): elaboración de mapas genéticos, determinación sexual e identificación de especies.
5. Análisis de ADN ambiental.
6. Metaproteómica ambiental y proteómica de organismos no modelo.

¿Qué proyectos querrían destacar como ejemplos en los que haya participado el grupo?

Las fuentes de financiación abarcan convocatorias nacionales (Plan Estatal, Retos Colaboración), autonómicas (FEDER, Plan Complementario PCM) y europeas (Erasmus+). Destacan los proyectos del Ministerio dedicados al estudio del lenguado (Solea senegalensis) y uno nuevo coordinado con el IFAPA sobre economía circular.

Destacaría el proyecto europeo Ecotugine, un consorcio de 10 universidades para hacer sostenible todo el proceso desde la uva hasta el embotellamiento del vino sin pesticidas sintéticos. También participamos en el grupo operativo Innofino para reducir el alcohol en vinos de Jerez y Montilla-Moriles, y un proyecto Feder para reducir el carbamato etílico (un genotóxico) mediante biosensores económicos para las bodegas.

¿Qué datos obtenidos consideran que son los más relevantes?

1. En el ámbito de la microbiología aplicada a la agroalimentación:

• Identificación de nuevos genesimplicados en el metabolismo secundario y la virulencia de Botrytis cinerea, lo que ha permitido avanzar en la comprensión molecular de su patogenicidad.
• Caracterización funcional de enzimas claveen la biosíntesis de metabolitos involucrados en el proceso infeccioso.
• Demostración experimentalde que microorganismos endófitos actúan como agentes de biocontrol, logrando inhibir patógenos y promover el crecimiento vegetal con reducciones de hasta un 40-70% en la incidencia de enfermedades fúngicas (dato consolidado en ensayos de campo y laboratorio).
• Identificación de compuestos bioactivosde origen microbiano con potencial no solo agronómico, sino también industrial y farmacológico, abriendo vías para nuevas patentes.
• Se han obtenido avances en el conocimiento de levaduras vínicas (como Saccharomyces cerevisiae) y otros microorganismos, incluyendo su papel en la calidad del vino, la reducción de compuestos indeseables (como el carbamato de etilo) y su uso como agentes de biocontrol o bioinoculantes en agricultura sostenible.

2. En el ámbito de la genómica y proteómica aplicada

Elaboración de mapas genómicos integrados del lenguado senegalés (Solea senegalensis), herramienta fundamental para estudios de cría y mejora genética.

• Secuenciación completa del genomade esta especie, un hito que ha servido de referencia para otros peces planos
• Localización del gen determinante del sexo en el lenguado senegales.
• Estudio de elementos repetitivos del genoma, cuyos resultados han sido clave para entender la evolución genómica de los pleuronectiformes.
• Descripción de herramientas moleculares para el sexado tempranodel lenguado senegalés, con una precisión validada superior al 95% , aplicable a la acuicultura.
• Primeras referencias mundiales en proteómica marina y ambiental, sentando las bases metodológicas para el uso de proteómica en ecosistemas acuáticos.
• Desarrollo del concepto de “proteómica aplicada”que condujo a la patente de un nuevo compuesto antitumoral obtenido a partir de la microalga Nannochloropsis gaditana.

3. En el ámbito de la inteligencia artificial aplicada a la fitopatología:

• Implementación de modelos predictivos basados en IAque han mejorado la precisión en la predicción de enfermedades vegetales (resultados no publicados en detalle, pero con mejoras reportadas del 20-30% respecto a métodos tradicionales de umbrales fijos).

En resumen, el grupo ha logrado mantener líneas de investigación estables y competitivas durante más de una década, combinando excelencia científica (publicaciones mayoritariamente Q1) con transferencia tangible: desde la generación de recursos genómicos de referencia para el lenguado senegalés, hasta la obtención de una patente antitumoral a partir de microalgas. En 2025 organizaron el XV Symposium Internacional en Genetica en Acuicultura (ISGA XV) que se celebró en Cádiz y reunión a mas de 300 investigadores  de todo el mundo. Además, su papel de liderazgo internacional en Botrytis se refleja en la edición del libro de referencia sobre el patógeno y en la participación como chairman e invited speaker en todos los Simposios Internacionales de Botrytis celebrados hasta la fecha de miembros del grupo. La incorporación reciente de inteligencia artificial, junto con colaboraciones consolidadas con la Universidad Simón Bolívar (Colombia), posiciona al grupo como un referente en la aplicación de enfoques multidisciplinares para una agricultura más sostenible.

¿Qué importancia cree que tiene pertenecer al ceiA3 y qué oportunidades de investigación puede aportarles? 

Pertenecer al ceiA3 es clave porque permite integrarse en un entorno de excelencia agroalimentaria que conecta universidades, centros de investigación y el sector productivo. Esto orienta la investigación hacia problemas reales y retos actuales como sostenibilidad, seguridad alimentaria y cambio climático.

Las principales oportunidades que aporta son:

1. Colaboración multidisciplinar
2. Transferencia de conocimiento al sector empresarial
3. Dimensión internacional
4. Marco institucional para financiación y divulgación

¿Está la Bioeconomía presente en vuestras líneas de investigación?

Sí, la bioeconomía está presente de forma transversal en varias de nuestras líneas de investigación. El grupo integra este enfoque especialmente en el desarrollo de soluciones biotecnológicas basadas en microorganismos (bacterias y hongos endófitos) aplicadas a sistemas agroalimentarios sostenibles.

Nuestras líneas de investigación incluyen:

1. Biocontrol sostenible: uso de microorganismos beneficiosos para reducir insumos químicos en la protección de cultivos.
2. Mejora del crecimiento vegetal: aumento de la resiliencia frente a estreses bióticos y abióticos.
3. Valorización de compuestos bioactivos: estudio del metabolismo secundario de microorganismos fitopatógenos y endófitos para la identificación de nuevas moléculas de interés biotecnológico (agricultura, agroindustria, sector farmacéutico).
4. Diversificación de especies para producción mediante acuiculutura

Estas líneas se alinean directamente con los principios de la bioeconomía circular, al promover el aprovechamiento de recursos biológicos renovables para modelos productivos más eficientes y sostenibles.

Además, la bioeconomía constituye un eje transversal en la docencia e investigación del grupo. Ejemplo de ello es la designación de uno de sus miembros como experto en economía azul y bioeconomía en mesas convocadas por la Junta de Andalucía.

¿Retos de cara al futuro?

De cara al futuro, el principal reto del grupo es avanzar hacia una mayor integración de enfoques multidisciplinares que permitan abordar eficientemente los desafíos del sector agroalimentario en un contexto de cambio climático, desertificación y creciente presión sobre los recursos hídricos. Especial relevancia tiene el aumento de la salinidad en suelos y acuíferos, asociado a las mayores temperaturas y a la menor disponibilidad de agua de calidad para riego. Por ello, es prioritario desarrollar estrategias basadas en microorganismos beneficiosos que mejoren la adaptación de los cultivos al estrés salino e hídrico, optimizando el uso del agua en agricultura de regadío y manteniendo la productividad en entornos limitantes.

También asumimos el reto de extender y mejorar  la producción mediante acuicultura de especies relevantes como el lenguado y analizar la extensión y repercusión que pueden tener especies invasoras como el cangrejo azul en la acuicultura y pesquerías de la zona.

 Además, se necesita continuar con la financiación para extender los conocimientos adquiridos a más especies de interés en acuicultura, empleando tecnologías de alto rendimiento como las ómicas.

Por otra parte, el CEiA3 debe esforzarse por estar presente en todos los campus participantes y mejorar la gestión de actividades ya establecidas, como los cursos, que actualmente se sostienen con recursos propios de cada grupo y sufren una gestión de ayudas ardua, difícil y lenta.